焊接自动化专业引入机器人离线编程的教学探索

机器人焊接已成为焊接自动化技术现代化的主要标志。文中通过阐述机器人离线编程系统的组成原理和主流软件，认为须在焊接自动化专业构筑起机器人离线编程的相关课程体系，才可将机器人离线编程技术引入焊接自动化专业。以此提升焊接自动化的理论和实践教学，提高学生的职业技能。     

洁净机器人反应转矩观测与碰撞保护研究

提出一种基于反应转矩观测器的机器人碰撞保护方法。机器人的反应转矩由基于模型的干扰观测器估值得到,模型的建立包括电机系统转矩模型与机器人系统动力学模型两部分。由于洁净机器人特殊的构型及关节耦合关系,机器人的动力学建模被大大简化,同时对简化后的模型采用最小二乘法对惯性参数和摩擦参数进行辨识,提高了模型的精度。根据永磁同步电机的转矩模型与机器人动力学模型,可以得到基于电机电流的机器人关节转矩。机器人与外界环境接触时,关节转矩的增加量即为反应转矩。通过设计反应转矩观测器并采用力/位混合控制结构,实现基于电流的机器人主动柔顺控制功能,并在洁净机器人进行碰撞保护实验,实际运行结果验证了该方法的有效性。     

机器人气囊抛光去除函数稳定性分析

基于气囊抛光技术和工业机器人平台开发光学元件精密抛光系统，既能满足光学元件快速抛光环节的高效率和高精度的要求，又可以降低开发成本，是极具潜力的抛光设备开发方案。气囊抛光具有稳定的且确定的材料去除特性，通常要求抛光斑稳定性在90%左右。针对机器人气囊抛光系统在多步离散进动抛光过程中机器人末端刚度对气囊抛光稳定性的影响展开研究，通过建立机器人末端刚度矩阵，获得机器人末端变形；基于Preston理论，建立含变形误差的气囊抛光去除函数。最后设计4步离散定点抛光实验验证机器人气囊抛光系统稳定性。根据结果可知抛光斑在XY截面轮廓线上皆呈类高斯形状，且XY截面轮廓线基本一致，具有比较好的重合度；对比不同抛光位置的截面轮廓线，其相对误差小于5%，由此可验证机器人气囊抛光系统在离散进动抛光时具有较好的稳定性。     

机器人头部的视觉跟踪系统研究

对运动目标进行识别和跟踪是机器人视觉的一项关键技术。提出了一种可以快速跟踪运动目标的系统设计方案,采用了双计算机处理和Memolink通信方式的机器人控制结构,以图像处理为基础,在图像经过校正之后,通过区域分割和目标识别两个步骤来确定目标的位置,并控制机器人对目标进行跟踪。实验表明,该方法具有较高的速度和准确性。     

基于传感网络的水下机器人控制器设计

由于水下机器人在水下受到不定水流的干扰,机器人控制器缺陷较大。设备并实现了一种以传感网络配合模糊控制理论的水下机器人控制器。利用频率为20khz的超声波传感器网络组成控制器中的距离测量模块,对水下机器人测量方位和运动速度进行测量,给出了测距过程,主控模块以S3C2410嵌入式主控芯片为主,配合神经网络算法对障碍物进行判断,设计了详细的判断过程,提高机器人水下避障性能。以M3型水下机器人作为测试对象,测试结果说明控制器可以较高完成工作,达到应有水平。     

未来30年是机器人技术迅猛发展时期

 英国电信公司(BritishTelecom)专家指出,最近30年将会成为机器人技术迅猛发展的时期。该公司的约翰·皮尔逊博士认为,机器人可以做成拆卸式的,它们无论在体力上还是在智能上都将超过人类。     

适用于实时避障的新型智能化机器人敏感皮肤的研究

在未知环境中,实时避障是实现智能化机器人自主工作的关键技术。敏感的皮肤可以使智能机器人具有环境感知和实时决策的能力。研制的敏感皮肤南模块化和带有强数据处理能力的微型红外传感器阵列构成,可以粘贴在机器人表面,依赖于皮肤上的红外传感器来感知外部环境。系统采用了几何光学模型法来测量敏感皮肤与障碍物间的距离。实验结果表明,在感知区域内,敏感皮肤能够实时准确地给出多关节机器人周围的障碍物存在和距离信息,为解决机器人避障问题提供新的范例。同时敏感皮肤的研制也是机器人在传感和控制领域中应用的一次尝试,对促进机器人和各相关科学的发展及提高机器人智能化的水平具有深远的意义,并将有着广阔的应用前景。     

餐厅服务机器人控制系统设计与实现

通过对餐厅服务机器人控制系统需求进行分析,提出了以微控制器MSP430F5438为核心的餐厅服务机器人控制系统总体设计方案。该方案采用模块化方法完成了控制系统硬件电路设计,主要包括：主控模块、电源及管理模块、运动控制模块、无线通信模块、导航定位模块、安全避障模块和人机交互模块等。介绍了控制系统软件的总体流程,完成了控制系统嵌入式软件的设计。实验结果表明,所设计的控制系统应用于餐厅服务机器人可以实现送餐的功能,控制效果良好,实用性强,具有显著的推广应用价值。     

ICF靶支撑定位机器人系统研究

 在对惯性约束核聚变(ICF)靶支撑定位功能分析的基础上，设计并制造了一套用于靶精密定位机器人系统，主要包括靶库机构、换靶机构、送靶机构和6自由度精密并联机器人机构，论述了各部分的工作原理和组成。系统在末端采用并联机器人来实现对靶的精密定位，测试了靶场环境下系统的运动指标。测试结果显示：系统可在真空条件下实现对靶的精确定位、换靶、送靶工作，靶定位精度达到μm级，定位时间随精度的提高而延长。     

医疗机器人双目视觉硬件系统设计与实现

根据双目视觉定位原理,通过分析系统各部件的工作原理和医疗机器人手术导航的实际需求,结合市场供货情况,提出了一种适用于医疗机器人手术导航定位的双目视觉硬件系统设计方法。采用该方法设计的双目视觉定位系统进行了手术导航模拟实验,结果表明：该系统可以辅助医疗机器人完成手术规划,定位精度可以达到2 mm,能够满足临床应用要求。     

机器人实践教学的探讨和优势

机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的智能仪器。机器人实践教学在学习上充分渗透了研究性学习的思想,实践性非常强。初步机器人教学实践措施表明,在电子信息类专业积极开展机器人实践教学,有助于培养和提高学生的实践和创新能力,有助于促进实践教学改革。     

基于远程控制的六足搜救机器人系统的设计

针对灾后现场环境的危险性与复杂性,设计了一套搜救机器人系统。在基于仿生学的基础上设计机器人六足式移动平台,以Atmega128型单片机为控制核心,通过步态与动作控制,使之具有强大的越障能力和机体灵活性。整个搜救系统分为机器人系统和控制中心系统两大部分。机器人系统配有完备的传感器模块以及高清摄像头,通过无线传输技术,可在0-1000米范围内实现向控制中心系统上位机的数据与图像传输,并接受上位机控制指令,控制中心根据采集到的信息,可以有效指挥现场搜救人员,大大提高了搜救速度与效率。     

两自由度并联机器人控制系统设计

针对机电装配、医药包装等行业自动化抓取和放置实际应用的需求,设计了一种采用直线伺服驱动技术的两自由度高速并联机器人。首先进行了机器人的机械结构设计,并且通过运动学分析,结合运用蒙特卡洛法与几何法求解出并联机器人的工作空间;其次采用MCU+CPLD(STM32F103+MaxⅡ)的双控制架构,根据工作空间结构在MCU中设计出高效的运动轨迹生成算法,并在CPLD中运用DDS技术将伺服运动参数转换成脉冲经一级差分后输出到伺服驱动器。在双控制器的通信方面合理利用CPLD中的状态机提出了双级数据缓冲方式,使得MCU写与CPLD读交错进行,可以实现数据的无缝刷新。最后进行了并联机器人系统样机的制作与调试,分析结果表明所研制的机器人控制系统能够使机器人快速抓放金属小球,实现稳定可靠运行。     

机器人控制系统串口模块的形式化验证

随着机器人应用在越来越多的领域,人们对其安全性的要求越来越高,作为机器人的核心,控制系统设计的可靠性对整个系统的安全至关重要。针对一种模块化设计的机器人控制系统架构,利用xMAS(eXecutable MicroArchitecture Specification,可执行微架构描述)模型在定理证明器ACL2中对其功能正确性进行验证,由于xMAS模型在ACL2中的形式化工作并不完全,首先补充和改进了xMAS在ACL2中的形式化工作,然后对该机器人控制系统中的串口模块建立xMAS模型,提取关键属性并进行验证。本文将xMAS模型和定理证明器ACL2相结合,可以很好地解决机器人控制系统的验证问题,为机器人控制系统的形式化验证提供一个有效的方法参考。     

多路高精度机器人控制器软硬件设计及优化

为实现多路高精度伺服电机驱动控制,设计了由软件和硬件组成的机器人控制器系统。控制器包括ATMEGA8微处理器搭配74HC595的硬件结构和冒泡算法两部分,可以产生多达32路的PWM信号,但测试结果显示输出信号精度不高。为进一步提高PWM控制信号的输出精度,将软硬件进行了优化,设计了以STM32微处理器为核心采用定时器分时算法的控制器。该控制器利用4个定时器并行输出多达32路的高精度PWM信号,在机器人和自动控制领域有很好的应用前景。     

智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人的制作简

以物理学原理为基础,结合机械运动原理与电子控制技术。制作了智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人。利用霍尔元件感知磁场、电磁铁吸引棋子和落放棋子、三维机械臂移动棋子、单片机程序控制三维机械臂的运动,完成人与机器人对弈象棋的整个过程。结果表明。设计制作的智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人完全能与下棋者在实物棋盘下象棋．该机器人下棋能力强,动作自如。     

基于激光定位的变电站智能巡检机器人导航系统设计

导航和定位是变电站智能巡检机器人完全自主运行的关键,针对巡检机器人现有导航定位方式的不足,将激光定位技术应用于巡检机器人导航,设计了巡检机器人激光导航系统,详细介绍了系统的软硬件结构及实现方法,并在室外环境下对导航系统进行了实验测试;实验结果表明,巡检机器人运行平稳,具有较高的导航控制精度;实验中机器人的运行轨迹重合度较好,直线运行时运动轨迹与路径横向垂直偏差在±15mm以内,航向偏差可控制在±1.5°左右。     

智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人的制作

以物理学原理为基础,结合机械运动原理与电子控制技术,制作了智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人。利用霍尔元件感知磁场、电磁铁吸引棋子和落放棋子、三维机械臂移动棋子、单片机程序控制三维机械臂的运动,完成人与机器人对弈象棋的整个过程。结果表明,设计制作的智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人完全能与下棋者在实物棋盘下象棋,该机器人下棋能力强,动作自如。     

配电房轨道式自动巡检机器人控制系统设计与实现

针对配电房等室内电力系统供电设备自动巡检的需求,提出了以微控制器MSP430F5438为核心的自动巡检机器人控制系统总体设计方案。采用模块化方法完成了控制系统硬件电路设计,主要包括：主控模块、电源模块、运动控制模块、通信模块和数据采集模块。介绍了控制系统软件的总体流程,完成了控制系统嵌入式软件及其上位机监控软件的设计。实验结果表明,所设计的控制系统应用于巡检机器人可以实现对配电房供电设备的自动巡检,从而验证了控制系统的有效性与合理性,具有显著的推广应用价值。     

交龙服务机器人项目

交龙服务机器人项目是由上海交通大学自动化系机器人与智能信息处理研究所研发的，该机器人具有拟人化的外表，采用先进的传感器技术与自动化技术，通过视觉、听觉与人交流互动，并利用激光雷达实现复杂动态环境中的定位与导航。其关键技术有：